Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Земной магнетизм

Земной магнетизм (далее З) геомагнетизм, поле Земли и околоземного космического пространства; раздел геофизики, изучающий распределение в пространстве и изменения во времени геомагнитного поля, а также связанные с ним геофизические процессы в Земле и верхней атмосфере.

  В каждой точке пространства геомагнитное поле характеризуется вектором напряженности Т, величина и направление которого определяются 3 составляющими X, , Z (северной, восточной и вертикальной) в прямоугольной системе координат (рис. 1) или 3 элементами З: горизонтальной составляющей напряженности Н, склонением магнитным D (угол между Н и плоскостью географического меридиана) и наклонением (угол между Т и плоскостью горизонта).

  З обусловлен действием постоянных источников, расположенных внутри Земли и испытывающих лишь медленные вековые изменения (вариации), и внешних (переменных) источников, расположенных в магнитосфере Земли и ионосфере. Соответственно различают основное (главное, ~99%) и переменное (~1%) геомагнитные поля.

  Основное (постоянное) геомагнитное поле. Для изучения пространственного распределения основного геомагнитного поля измеренные в разных местах значения Н, D, наносят на карты (магнитные карты) и соединяют линиями точки равных значений элементов. Такие линии называют соответственно изодинамами, изогонами, изоклинами. Линия (изоклина) = 0, т. е. экватор, не совпадает с географическим экватором. С увеличением широты значение возрастает до 90° в магнитных полюсах. Полная напряженность Т (рис. 2) от экватора к полюсу растет с 33,4 до 55,7 а/м (от 0,42 до 0,70 э). Координаты северного полюса на 1970: долгота 101,5° з. д., широта 75,7° с. ш.; южного полюса: долгота 140,3° в. д., широта 65,5° ю. ш. Сложную картину распределения геомагнитного поля в первом приближении можно представить полем диполя (эксцентричного, со смещением от центра Земли приблизительно на 436 км) или однородного намагниченного шара, момент которого направлен под углом 11,5° к оси вращения Земли. Полюсы геомагнитные (полюсы однородно намагниченного шара) и полюсы задают соответственно систему геомагнитных координат (широта геомагнитная, меридиан геомагнитный, экватор геомагнитный) и координат (широта меридиан Отклонения действительного распределения геомагнитного поля от дипольного (нормального) называют магнитными аномалиями. В зависимости от интенсивности и величины занимаемой площади различают мировые аномалии глубинного происхождения, например Восточно-Сибирскую, Бразильскую и др., а также аномалии региональные и локальные. Последние могут быть вызваны, например, неравномерным распределением в земной коре ферромагнитных минералов. Влияние мировых аномалий сказывается до высот ~ 0,5R3 над поверхностью Земли (R3 - радиус Земли). Основное геомагнитное поле имеет дипольный характер до высот ~3R3.

  Оно испытывает вековые вариации, неодинаковые на всем земном шаре. В местах наиболее интенсивного векового хода вариации достигают 150g в год (1g = 10-5э). Наблюдается также систематический дрейф аномалий к западу со скоростью около 0,2°в год и изменение величины и направления момента Земли со скоростью ~20g в год. Из-за вековых вариаций и недостаточной изученности геомагнитного поля на больших пространствах (океанах и полярных областях) возникает необходимость заново составлять карты. С этой целью проводятся мировые съемки на суше, в океанах (на немагнитных судах), в воздушном пространстве (аэромагнитная съемка) и в космическом пространстве (при помощи искусственных спутников Земли). Для измерений применяют: компас теодолит весы, инклинатор, магнитометр, аэромагнитометр и др. приборы. Изучение З и составление карт всех его элементов играет важную роль для морской и воздушной навигации, в геодезии, маркшейдерском деле.

  Изучение геомагнитного поля прошлых эпох производится по остаточной намагниченности горных пород (см. Палеомагнетизм), а для исторического периода - по намагниченности изделий из обожженной глины (кирпичи, керамическая посуда и т.д.). Палеомагнитные исследования показывают, что направление основного поля Земли в прошлом многократно изменялось на противоположное. Последнее такое изменение имело место около 0,7 млн. лет назад.

  А. Д. Шевнин.

 

  Происхождение основного геомагнитного поля. Для объяснения происхождения основного геомагнитного поля выдвигалось много различных гипотез, в том числе даже гипотезы о существовании фундаментального закона природы, согласно которому всякое вращающееся тело обладает моментом. Делались попытки объяснить основное геомагнитное поле присутствием ферромагнитных материалов в коре Земли или в ее ядре; движением электрических зарядов, которые, участвуя в суточном вращении Земли, создают электрический ток; наличием в ядре Земли токов, вызываемых термоэлектродвижущей силой на границе ядра и мантии и т.д., и, наконец, действием так называемого гидромагнитного динамо в жидком металлическом ядре Земли. Современные данные о вековых вариациях и многократных изменениях полярности геомагнитного поля удовлетворительно объясняются только гипотезой о гидромагнитном динамо (ГД). Согласно этой гипотезе, в электропроводящем жидком ядре Земли могут происходить достаточно сложные и интенсивные движения, приводящие к самовозбуждению поля, аналогично тому, как происходит генерация тока и поля в динамо-машине с самовозбуждением. Действие ГД основано на электромагнитной индукции в движущейся среде, которая в своем движении пересекает силовые линии поля.

  Исследования ГД опираются на магнитную гидродинамику. Если считать скорость движения вещества в жидком ядре Земли заданной, то можно доказать принципиальную возможность генерации поля при движениях различного вида, как стационарных, так и нестационарных, регулярных и турбулентных. Усредненное поле в ядре можно представить в виде суммы двух составляющих - тороидального поля Вj и поля Вр, силовые линии которого лежат в меридиональных плоскостях (рис. 3). Силовые линии тороидального поля Вj замыкаются внутри земного ядра и не выходят наружу. Согласно наиболее распространенной схеме земного ГД, поле j в сотни раз сильнее, чем проникающее из ядра наружу поле Вр, имеющее преимущественно дипольный вид. Неоднородное вращение электропроводящей жидкости в ядре Земли деформирует силовые линии поля Вр и образует из них силовые линии поля В (. В свою очередь, поле Вр генерируется благодаря индукционному взаимодействию движущейся сложным образом проводящей жидкости с полем Вj. Для обеспечения генерации поля Вр из Вj движения жидкости не должны быть осесимметричными. В остальном, как показывает кинетическая теория ГД, движения могут быть весьма разнообразными. Движения проводящей жидкости создают в процессе генерации, кроме поля Вр, также др. медленно изменяющиеся поля, которые, проникая из ядра наружу, вызывают вековые вариации основного геомагнитного поля.

  Общая теория ГД, исследующая и генерацию поля, и "двигатель" земного ГД, т. е. происхождение движений, находится еще в начальной стадии развития, и в ней еще многое гипотетично. В качестве причин, вызывающих движения, выдвигаются архимедовы силы, обусловленные небольшими неоднородностями плотности в ядре, и силы инерции.

  Первые могут быть связаны либо с выделением тепла в ядре и тепловым расширением жидкости (термическая конвекция), либо с неоднородностью состава ядра вследствие выделения примесей на его границах. Вторые могут вызываться ускорением, обусловленным прецессией земной оси. Близость геомагнитного поля к полю диполя с осью, почти параллельной оси вращения Земли, указывает на тесную связь между вращением Земли и происхождением З Вращение создает Кориолиса силу, которая может играть существенную роль в механизме ГД Земли. Зависимость величины геомагнитного поля от интенсивности движения вещества в земном ядре сложна и изучена еще недостаточно. Согласно палеомагнитным исследованиям, величина геомагнитного поля испытывает колебания, но в среднем, по порядку величины, она сохраняется неизменной в течение длительного времени - порядка сотен млн. лет.

  Функционирование ГД Земли связано со многими процессами в ядре и в мантии Земли, поэтому изучение основного геомагнитного поля и земного ГД является существенной частью всего комплекса геофизических исследований внутреннего строения и развития Земли.

  С. И. Брагинский.

 

  Переменное геомагнитное поле. Измерения, выполненные на спутниках и ракетах, показали, что взаимодействие плазмы солнечного ветра с геомагнитным полем ведет к нарушению дипольной структуры поля с расстояния ~3от центра Земли. Солнечный ветер локализует геомагнитное поле в ограниченном объеме околоземного пространства - Земли, при этом на границе динамическое давление солнечного ветра уравновешивается давлением поля Земли. Солнечный ветер сжимает земное поле с дневной стороны и уносит геомагнитные силовые линии полярных областей на ночную сторону, образуя вблизи плоскости эклиптики хвост Земли протяженностью не менее 5 млн. км (см. рис. в статьях Земля и Магнитосфера Земли). Приблизительно дипольная область поля с замкнутыми силовыми линиями (внутренняя является ловушкой заряженных частиц околоземной плазмы (см. Радиационные пояса Земли).

  Обтекание плазмой солнечного ветра с переменной плотностью и скоростью заряженных частиц, а также прорыв частиц в приводят к изменению интенсивности систем электрических токов в и ионосфере Земли. Токовые системы в свою очередь вызывают в околоземном космическом пространстве и на поверхности Земли колебания геомагнитного поля в широком диапазоне частот (от 10-5 до 102 гц) и амплитуд (от 10-3 до 10-7 э). Фотографическая регистрация непрерывных изменений геомагнитного поля осуществляется в обсерваториях при помощи магнитографов. В спокойное время в низких и средних широтах наблюдаются периодические солнечно-суточные и лунно-суточные вариации магнитные с амплитудами 30-70g и 1-5g соответственно. Другие наблюдаемые неправильные колебания поля различной формы и амплитуды называют возмущениями, среди которых выделяют несколько типов вариаций.

  возмущения, охватывающие всю Землю и продолжающиеся от одного (рис. 4) до нескольких дней, называются мировыми магнитными бурями, во время которых амплитуда отдельных составляющих может превзойти 1000g. буря - одно из проявлений сильных возмущений возникающих при изменении параметров солнечного ветра, особенно скорости его частиц и нормальной составляющей межпланетного поля относительно плоскости эклиптики. Сильные возмущения сопровождаются появлением в верхней атмосфере Земли полярных сияний, ионосферных возмущений, рентгеновского и низкочастотного излучений.

  Практические применения явлений З Под действием геомагнитного поля стрелка располагается в плоскости меридиана. Это явление с древнейших времен используется для ориентирования на местности, прокладывания курса судов в открытом море, в геодезической и маркшейдерской практике, в военном деле и т.д. (см. Компас, Буссоль).

  Исследование локальных аномалий позволяет обнаружить полезные ископаемые, в первую очередь руду (см. Магнитная разведка), а в комплексе с др. геофизическими методами разведки - определить место их залегания и запасы. Широкое распространение получил способ зондирования недр Земли, в котором по полю бури вычисляют электропроводность внутренних слоев Земли и оценивают затем существующие там давление и температуру.

  Одним из источников сведений о верхних слоях атмосферы служат геомагнитные вариации. возмущения, связанные, например, с бурей, наступают на несколько часов раньше, чем под ее воздействием происходят изменения в ионосфере, нарушающие радиосвязь. Это позволяет делать прогнозы, необходимые для обеспечения бесперебойной радиосвязи (прогнозы "радиопогоды"). Геомагнитные данные служат также для прогноза радиационной обстановки в околоземном пространстве при космических полетах.

  Постоянство геомагнитного поля до высот в несколько радиусов Земли используется для ориентации и маневра космических аппаратов.

  Геомагнитное поле воздействует на живые организмы, растительный мир и человека. Например, в периоды бурь увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшается состояние больных, страдающих гипертонией, и т.д. Изучение характера электромагнитного воздействия на живые организмы представляет собой одно из новых и перспективных направлений биологии.

  А. Д. Шевнин.

 

  Лит.: Яновский Б. М., З, т. 1-2, Л., 1963-64; его же, Развитие работ по геомагнетизму в СССР за годы Советской власти. "Изв. АН СССР, Физика Земли", 1967, № 11, с. 54; Справочник по переменному полю СССР, Л., 1954; Околоземное космическое пространство. Справочные данные, пер. с англ., М., 1966; Настоящее и прошлое поля Земли, М., 1965; Брагинский С. И., Об основах теории гидромагнитного динамо Земли, "Геомагнетизм и аэрономия",1967, т.7, № 3, с. 401; Солнечно-земная физика, М., 1968.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 20.01.2022 17:45:12
17:39 Назван единственный американский астронавт «Союз МС» в 2022 году
17:38 Врач-инфекционист рассказала о первой помощи при заражении омикрон-штаммом
17:38 Обязавший учителей лайкать посты губернатора российский чиновник ушел в отставку
17:36 Российский биатлонист Бабиков выиграл индивидуальную гонку на этапе Кубка мира
17:36 Россиянам назвали зарплату для покупки «однушки» в ипотеку в Подмосковье
17:35 Российская подлодка выполнила пуск «Калибра» в Японском море
17:32 Актер из «Гарри Поттера» отказался критиковать Роулинг за слова о трансгендерах
17:30 Силовики вели тайную пиар-кампанию против WhatsApp под видом борьбы с педофилами
17:26 Запрет оборота криптовалют в России сочли невозможным без отключения интернета
17:25 Бывший генсек НАТО рассказал о напугавшей альянс шутке Путина
17:25 Названа причина отказа Европы от закупки газа
17:18 Слова Байдена о «небольшом вторжении» России на Украину сочли катастрофой
Больше новостей
СегодняБывший СССР «В местной элите идет борьба» Кто стоял за массовыми протестами в Казахстане и могут ли они захлестнуть всю Среднюю Азию
СегодняЭкономика Центробанк предложил запретить криптовалюты в России. Что будет с биткоинами россиян и причем тут ФСБ?
СегодняМир «Они заплатят за это» Джо Байден пообещал России катастрофу и невиданные санкции в случае военного вторжения на Украину
17:20 Бывший футболист «Реала» получил тюремный срок за групповое изнасилование
17:19 Блинкен назвал «Северный поток-2» рычагом давления на Германию и США
17:17 Русской кухне предрекли полное исчезновение
СегодняЦенности «Я хотела преподать урок олигарху» Как разводятся богатейшие люди планеты?
СегодняРоссия «Это для нас с мужем стало ударом» Один из тысячи детей рождается с неизлечимой болезнью. Как им помочь в России?
17:15 Центробанк уточнил детали запрета криптовалют в России
17:10 Мать Бузовой раскрыла правду о пластике дочери
17:09 На трассе в Чехии столкнулись 36 автомобилей
СегодняКультура Сначала было тело. В прокате — победившая на фестивале в Венеции драма про подпольный аборт. Почему ее стоит смотреть?
Сегодня69-я параллель Во льдах Арктики появится первая за много лет научная платформа. Как она изменит будущее российского севера?
17:17 США вывели большую часть военного контингента с Ближнего Востока
17:07 Российский «Млечный путь» отследит в космосе объекты от пяти сантиметров
17:03 Бортпроводник рассказал про распорядок дня членов экипажа
Сегодня69-я параллель «Еда закончится, и они захотят вас съесть» Почему белые медведи бегут с Аляски в Россию? Отвечает ученый
СегодняНаука и техника Вот это доставляет. Как технологии изменили жизнь людей всего за один год
17:02 В Белоруссии признали экстремистским российский протестный Telegram-канал
17:01 Россиянка обвинила футболиста в изнасиловании
16:57 Россияне разлюбили покупать несуществующее жилье
19 января 2022Экономика Неуловимый Чжао. Как бывший работник «Макдоналдса» заработал миллиарды на криптовалюте и стал богатейшим человеком Азии
19 января 2022Россия Где в Москве встретить роботов. Как роботы развлекают взрослых и детей в общественных местах и помогают им
16:55 В Балашихе построят два детских сада по госпрограмме
16:53 Интерактивный физико-математический музей открыли в Подмосковье
16:52 Отец Бритни Спирс предстанет перед судом из-за слежки за певицей
СегодняНаука и техника Партнерский материалЧетвертый по алфавиту, но главный по значению. Все, что вам нужно знать о витамине D
19 января 2022Россия «Природа решила поставить нас на место» Чем опасен омикрон-штамм и чего ждать от него России — отвечает генетик
16:52 Мишустин заявил о меньшей летальности омикрона по сравнению с другими штаммами
16:51 В Британии назвали заявления Байдена на пресс-конференции «мыслями вслух»
16:48 В России сообщили о завершающем этапе строительства субмарины «Белгород»
19 января 2022Силовые структуры Щедрый гангстер. Как самый дерзкий и успешный грабитель Урала воровал миллионы и помогал сиротам
19 января 2022Спорт «Мне нравится быть секс-символом» Туктамышева — самая яркая фигуристка России. Почему она вновь пропускает Олимпиаду?
16:47 В Госдуме пригрозили разрывом отношений с присоединившимися к санкциям странами
16:45 В РФПИ связали появление омикрон-штамма с завершением пандемии
16:45 Полиция начала проверку после фотосессии девушки на фоне мечети
19 января 2022Из жизни «Мороз — не самая большая проблема» История семьи из Индии, которая перебралась в Россию и полюбила ее, несмотря на холод
18 января 2022Россия «Ты просто не знаешь, на что они способны» Две медсестры сургутской больницы покончили с собой. Кто виноват в их смерти?
16:44 Зеленский рассказал об ожиданиях от переговоров с Россией
16:44 ФСБ ликвидировала сеть криптоферм в Дагестане
16:43 Суд в Москве снял запрет с осужденного к условному сроку инвестору из США Калви
18 января 2022Бывший СССР «Это не страшно, это смешно» Зеленский решил устранить главного конкурента. Как дело Порошенко изменит политику Украины?
18 января 2022Наука и техника «Число танков, орудий, трупов — огромно» Как Красной армии удалось прорвать блокаду Ленинграда
16:41 Девушка начала продавать одежду ради подработки и неожиданно разбогатела
16:41 На родине протестов в Казахстане потребовали от Токаева прекратить репрессии
16:36 В Роспотребнадзоре констатировали риск повторного заражения из-за омикрон-штамма
18 января 2022Культура Биба и Боба. «Звездные войны» превратили в криминальный боевик. Что из этого получилось?
18 января 2022Россия «Боль такая, что невозможно вздохнуть» Свету спасет срочная операция. Ей нужна ваша помощь
16:31 Центробанк Турции пошел против требования Эрдогана снижать ставку
16:29 В «Фиорентине» исключили возможность расторжения контракта с Кокориным
16:28 Раскрыта мошенническая схема со взятием кредита
17 января 2022Россия «У тебя это как будто на лбу написано» Истории россиян, которые живут с психическими расстройствами
17 января 2022Путешествия «На рынках покупают и рыбу, и женщин» Россиянин провел отпуск в Мексике. Чем его удивила латиноамериканская страна?
16:25 Немецкий актер Харди Крюгер умер в возрасте 92 лет
16:24 Бывший британский премьер заявил о снижении международного престижа страны
16:21 В Госдуме назвали последствие новых санкций США против России
СегодняЭкономика Партнерский материалСбер в помощь. Банк поможет клиентам работать в поле 115-ФЗ
16:19 Бывшего папу Римского обвинили в бездействии в отношении насильников в церкви
16:18 Глава ЦРУ обсудил ситуацию на Украине с канцлером Германии
16:16 Главный лор Москвы назвал простой способ лечения после заражения омикрон-штаммом
16:12 Названы самые популярные игры
16:12 В США задумались о санкциях против Соловьева, Эрнста и Симоньян
16:12 Раскрыта оптимальная стоимость отдыха в отелях Сочи на майские праздники
16:11 Участнику сталинских репрессий установили памятник
16:10 «Молдовагаз» обязали срочно расплатиться с Россией
16:09 Задержание создавших финансовую пирамиду россиянок попало на видео
16:05 Кулеба оценил слова Байдена о «небольшом вторжении» на Украину
16:05 Мусульмане обругали тренд на балаклавы
16:04 Обязательную маркировку животных в России призвали проводить за счет государства
16:00 Журналистку сбила машина во время прямого эфира
16:00 Продажи автомобилей в 2021 году через «ВТБ Лизинг» выросли на четверть
15:59 Занимавшиеся делом Джоковича судьи назвали причину его депортации
15:47 В Московской консерватории прозвучат редкие шедевры музыки немецкого романтизма
15:46 Российский футболист рассказал об особенностях жизни в Грозном
15:45 У худрука «Современника» Виктора Рыжакова выявили омикрон
15:44 Дагестанки сняли пародию на приехавших в Москву земляков
15:43 Google Pay начнет поддерживать криптовалюту
15:33 В ФРГ оценили шансы России и США достичь компромисса в Женеве
15:32 Российский врач назвал главную опасность омикрона
15:31 Названа самая малошумная подлодка ВМФ России
15:28 Верховный суд признал законным направление дела Фургала в Люберецкий суд
15:27 Саудовская Аравия начала вытеснять Россию с китайского рынка нефти
15:26 Россиянам назвали причину «роста цен на все»
15:25 ДНР обвинила Украину в подготовке шести диверсионных групп
15:25 На Украине рассказали о принятом в США решении по санкциям против России
15:24 Популярный рэпер из США откроет отель на Багамах
15:23 Саакашвили назвал Порошенко «ненастоящим»
15:23 Названы российские города с доминирующим штаммом омикрон
15:22 В России оценили слова Байдена о санкциях и Украине
15:20 Главного врача больницы СИЗО «Матросская Тишина» заключили под стражу
15:19 Стюардессы запретили пассажирке попить воды и с позором выгнали ее с рейса
15:15 Названа доля выпускаемых без пластика СберКарт
15:14 Россиянин устроил скандал в московском метро и угрожал ножом пассажирам